Fabricante de servo drives e motores na China
A Tonghang é especializada em produtos de automação industrial, como servoacionamentos e servomotores. Esses produtos abrangem séries de baixa-, média- e alta-tensão, com uma ampla faixa de potência de 100W a 22kW. A Tonghang desenvolveu com sucesso uma variedade de servodrives baseados em barramento, incluindo EtherCAT, CANOpen e MECHATROLINK III. Eles também oferecem sistemas servo para máquinas de rosqueamento e sistemas de servo controle para portas industriais-rápidas. Além disso, eles podem desenvolver servoprodutos personalizados, adaptados às necessidades de indústrias individuais.
Nosso endereço
Edifício 3, No.398 Hanghai Road, cidade de Yuyue, condado de Deqing, cidade de Huzhou, província de Zhejiang, China
Número de telefone
8613385726890
E--e-mail
krystalshen@hzth-edrive.com
Pesquisa sobre o método de eliminação de interferência do servo acionamento
Tonghang foi proposto durante a melhoria do sistema de posicionamento automático para dobradeiras para eliminar problemas de interferência com servoacionamentos. Estabilidade e confiabilidade são requisitos fundamentais para um sistema. No entanto, o uso de servo motores em grandes sistemas de controle de dobradeiras, devido à necessidade de posicionamento preciso, levou a problemas de interferência significativos. Para eliminar a interferência, foram analisadas as principais causas e vias de acoplamento da interferência. Tecnologias anti{4}}interferência de hardware, como aterramento, filtragem de transformador de isolamento, desmagnetização de anel magnético e resistores de isolamento, foram empregadas para eliminar caminhos de interferência no sistema, garantindo comissionamento e operação normais.
Durante a melhoria do sistema de controle da prensa dobradeira, encontramos interferências causadas pelo uso de servo motores. Resumimos o processo de resolução dessa interferência. Durante a instalação do quadro elétrico, a falha na separação dos cabos de potência e de sinal, aliada ao funcionamento do acionamento do servo motor, gerou significativa interferência eletromagnética em componentes sensíveis (sensores) e seus circuitos de condicionamento de sinais no sistema.
Uma solução anti-interferência para o sistema servo foi desenvolvida por meio de métodos experimentais para melhorar a estabilidade e a confiabilidade do sistema. Nos últimos anos, com o avanço de várias disciplinas e tecnologias, os servoacionamentos na tecnologia de servocontrole CA, como controladores para servomotores, tornaram-se amplamente utilizados. Porém, devido às características de seu funcionamento, a interferência torna-se um problema significativo. Pode ser acoplado a equipamentos sensíveis através de condução e radiação. Portanto, é imperativo abordar e propor uma série de medidas anti-interferência eficazes por meio de métodos experimentais para melhorar a estabilidade e a confiabilidade do sistema e do equipamento de teste.
Causas de interferência no sistema
Método de eliminação de interferência de hardware
1. Aterramento e desmagnetização do anel magnético
A desmagnetização do anel magnético tem como objetivo principal resolver a interferência causada pelo fato de que a linha de alimentação do acionador do motor e a linha de sinal do PLC externo não foram separadas durante o posicionamento preciso da prensa dobradeira durante este processo de projeto.
Anéis magnéticos-de modo comum são usados para lidar com as diversas fontes de interferência encontradas durante o processo de projeto da prensa dobradeira. A corrente de interferência-de modo comum atua entre a linha de sinal e a linha de aterramento, fluindo no meio de cada linha de sinal na mesma direção, com a linha de aterramento servindo como um caminho de retorno comum. O princípio por trás dos anéis magnéticos de-modo comum é o indutor de-modo comum, que é essencialmente um filtro bidirecional: por um lado, ele filtra a interferência eletromagnética de-modo comum na linha de sinal e, por outro lado, suprime sua própria interferência eletromagnética, evitando que ela afete a operação normal de outros equipamentos eletrônicos no mesmo ambiente eletromagnético.
A imagem mostra o diagrama do circuito interno de um indutor de{0}modo comum. No projeto de circuito real, circuitos de modo comum-de vários estágios também podem ser usados para filtrar ainda mais a interferência eletromagnética.
2. Filtragem do Transformador de Isolamento
Um transformador de isolamento é construído com um núcleo de ferro, fio de cobre, condutores e outros materiais isolantes. Sua entrada e saída são independentes, sem linha comum. Ao contrário dos autotransformadores, os transformadores de isolamento são amplamente utilizados na indústria eletrônica, nas empresas industriais e de mineração e no controle de fontes de alimentação para circuitos gerais em equipamentos mecânicos, bem como para iluminação de segurança e luzes indicadoras.
Este artigo examina a supressão de interferência para transformadores de isolamento usados em servoacionamentos com motores de saída de 2.000 N e 7,5 kW. Isso isola a fonte de alimentação do PLC na fonte de alimentação de controle de outras fontes de energia (fonte de alimentação, fonte de alimentação chaveada e outras fontes de alimentação de controle de relé), isolando efetivamente os lados primário e secundário. Além disso, a alta-perda de frequência do núcleo de ferro suprime a entrada de ruído-de alta frequência no circuito de controle. Usar um transformador de isolamento para suspender o lado secundário em relação ao terra é adequado apenas para aplicações com uma pequena faixa de fonte de alimentação e linhas curtas. Neste caso, a corrente capacitiva do sistema para a terra é demasiado baixa para representar um risco para o pessoal. Um transformador de isolamento é um transformador 1:1 com um primário-monofásico de 220 V e um secundário-monofásico de 220 V. Alternativamente, um primário trifásico-é usado. 380V, o secundário também é trifásico-380V. Conforme mostrado na figura.
3. Resistores de Isolamento
Isolar interferências usando resistores pequenos não é um método comum e não é adequado para todos os circuitos. Este artigo combina vários métodos para propor um método para eliminar a interferência servo no controlador, que por sua vez afeta a saída da tela. Um resistor de 125 ohms é adicionado entre as linhas de comunicação do PLC e as linhas de comunicação da tela, conforme mostrado na figura.
Resumo
Este artigo discute o processo de depuração de um sistema de posicionamento automático de dobradeira. Devido à necessidade de melhorar o deslocamento de posicionamento e incorporar um servo acionamento, para eliminar a interferência causada pelo servo acionamento no sistema de depuração, tecnologias anti{1}}interferência de hardware, como aterramento, filtragem de transformador de isolamento, desmagnetização de anel magnético e resistores de isolamento foram empregados para cortar o caminho de interferência no sistema, garantindo assim a depuração e operação normais do sistema.
Pesquisa sobre tecnologia de teste de melhoria de confiabilidade do servo drive
Tonghang projetou um esquema de teste de fortalecimento de confiabilidade baseado no ambiente de aplicação do servo drive. Usando diferentes tipos de tensão para estimular modos e mecanismos de falha do servoconversor, o esquema identificou os limites de tensão do produto. Os testes do servo drive verificaram que o esquema de teste de endurecimento proposto pode expor totalmente os pontos fracos do produto, fornecendo uma base para melhorias no projeto e uma referência para avaliações de confiabilidade de outros produtos da indústria.
Os servossistemas são componentes essenciais dos robôs industriais. Como dispositivo de acionamento dentro do servo sistema, a confiabilidade do servo acionamento impacta diretamente a confiabilidade e as capacidades operacionais de todo o robô. A aplicação da tecnologia de teste de fortalecimento de confiabilidade ao projeto e desenvolvimento de servo-drives pode resolver efetivamente o conflito entre alta confiabilidade do produto, baixos custos de desenvolvimento e prazos de entrega curtos. Portanto, esta pesquisa é de grande importância para o desenvolvimento da tecnologia de teste de endurecimento de confiabilidade de servo drives. Este artigo, baseado no ambiente de aplicação do servo drive, determinou um método de aplicação de tensão de endurecimento, identificou os limites de tensão do produto, expôs totalmente as fraquezas do produto e descobriu modos de falha do produto e degradação de desempenho. Através de uma abordagem de "testar-melhorar-retestar", possíveis defeitos foram gradualmente resolvidos, melhorando, em última análise, a confiabilidade do servoacionamento.
Estrutura do servo sistema
Um servo sistema consiste principalmente em duas partes: um servo driver e um servo motor. O servo motor possui atuadores, componentes de feedback e componentes de freio.
Introdução ao equipamento de teste
O equipamento de teste de fortalecimento de confiabilidade é usado para testar a confiabilidade de servoacionamentos. Ele consiste em três componentes principais: uma câmara de temperatura rápida de nitrogênio líquido, um agitador pneumático de 3-eixos e 6-graus de liberdade (6DOF) e sistema de teste alojado dentro da câmara, e um gabinete elétrico e sistema de controle. Este equipamento aplica sistematicamente tensão de degrau ao produto para estimular rapidamente falhas de projeto, expor pontos fracos e determinar os limites operacionais e de falha do produto. Os recursos de teste da plataforma de teste de fortalecimento de confiabilidade são os seguintes:
Faixa de temperatura: -100 a 200 graus,
Taxa de rampa de temperatura: 60 graus/min,
Método de resfriamento: nitrogênio líquido,
Método de vibração: 3 eixos pneumáticos 6DOF,
Faixa de frequência: 5 Hz a 10 kHz.
Projeto do Plano de Teste
Com base no ambiente de aplicação do servoconversor e nas condições reais de operação, três tipos de tensão foram projetados: tensão de temperatura, tensão de vibração e tensão de ciclo de tensão. Esses tipos de tensão são usados para estimular os modos e mecanismos de falha do servoconversor. A seguir descrevemos brevemente os mecanismos e modos de falha induzidos por esses três tipos de tensão:
Estresse de temperatura
O estresse térmico pode atuar em um servoacionamento através de baixas temperaturas, altas temperaturas e ciclos de temperatura, afetando suas propriedades mecânicas, físicas, químicas e elétricas. Os modos de falha acionados pela temperatura e pelo ciclo incluem: estiramento ou afrouxamento do fio, mau contato, desvio de parâmetros e baixa estabilidade do circuito, abertura e curto-circuito da placa de circuito e componentes soltos. Uma seção-transversal de um teste de estresse em etapas-de baixa temperatura é mostrada na figura.
Estresse vibratório
A tensão de vibração utiliza diretamente forças externas para induzir ressonância nos componentes internos do servoconversor e suas peças interconectadas, podendo causar deterioração ou falha de desempenho, afrouxamento, desgaste ou perda de cabos estruturais e amplificar pequenos defeitos e danos. Os modos de falha induzidos pela vibração incluem aberturas e curtos na placa de circuito, componentes soltos, juntas de solda fria, juntas de solda abertas, má ligação e defeitos mecânicos. Uma seção-transversal de um teste de estresse em degrau de vibração é mostrada na figura.
Estresse de ciclagem de tensão
O ciclo de tensão pode desencadear falhas em componentes do servoconversor sensíveis a flutuações de tensão, incluindo reguladores de tensão, diodos, transistores e relés. Os modos de falha desencadeados pelo ciclo de tensão incluem falha intermitente, degradação do desempenho, mau funcionamento do circuito, curtos-circuitos e envelhecimento do isolamento. A aplicação de tensão é realizada passo a passo-a{3}}, com o limite de tensão da etapa excedendo o valor do projeto e permitindo margem suficiente. O comprimento da etapa de teste pode ser ajustado de forma flexível com base na aplicação do produto. Além disso, em testes de tensão ambiental de vibração, o tempo de permanência em cada nível de tensão de etapa é geralmente definido para 5 a 10 minutos para determinar os danos do produto e os limites operacionais. Em testes de estresse ambiental de temperatura, o tempo-de permanência da temperatura de desligamento deve ser determinado com base no equilíbrio de temperatura do servo. Se tensão extrema for usada para induzir falha durante o teste de ciclo de temperatura, o tempo de permanência na temperatura final não deve ser estendido até que o servo-drive tenha alcançado totalmente o equilíbrio de temperatura (máximo 90%).
Detecção de falhas
O teste de função e desempenho do servoconversor é determinado de acordo com o projeto do servoconversor e os princípios de teste. Os testes de função e desempenho devem ser realizados antes, durante e depois do teste. Se o servoconversor apresentar qualquer uma das seguintes condições durante o teste de melhoria de confiabilidade, ele será considerado com defeito ou falha:
1) O servoconversor perde qualquer função essencial.
2) Os parâmetros de desempenho do servoconversor estão fora da tolerância.
3) Peças mecânicas, componentes estruturais ou componentes apresentam rachaduras, quebras ou danos que podem afetar a função, o desempenho ou a integridade estrutural do sistema de controle do servoconversor.
4) O servoconversor possui recursos de aviso de falha e proteção que soarão um alarme quando ocorrer uma anomalia, fazendo com que o servomotor pare de funcionar. Nos estados de alarme de falha e proteção, o LED do painel frontal exibe o código de alarme AL.XXX e o servo motor não liga.
Resultados de verificação de teste
No laboratório, realizamos testes utilizando um servoconversor de 400 W de uma determinada marca de acordo com o plano de teste de endurecimento do servoconversor projetado. Duas falhas ocorreram durante o teste, confirmando os limites operacionais do produto e identificando rapidamente os pontos fracos do projeto. O plano de teste foi eficaz. Os tipos de falha específicos são os seguintes:
Falha de estresse de temperatura
Sintoma de falha 1: durante um-teste de estresse em etapas de baixa temperatura do servoconversor, a temperatura caiu para -20 graus. O servoconversor exibiu o código de falha AL161, indicando falha no circuito de proteção térmica. Após retornar a amostra à temperatura ambiente, o código de falha foi resolvido e a amostra retomou a operação normal.
Análise de falha: o servoconversor acionou o circuito de proteção-de baixa temperatura.
Solução de falha: Esta falha é causada por um recurso de projeto do servoconversor. A substituição do sensor de temperatura no circuito de proteção-de baixa temperatura do servoconversor por um resistor de 10 kΩ resolveu a falha.
Sintoma de falha 2: durante um-teste de estresse em etapas de baixa temperatura do servoconversor, a temperatura foi reduzida para -55 graus por 5 minutos. A tensão de alimentação do IPM excedeu o limite superior de 16,5 V, atingindo 20,5 V. A tensão de alimentação do controlador -12VA excedeu o limite superior de 10,8 V, atingindo 16,7 V, fazendo com que o inversor desarme e desligue.
Análise de falha: O braço inferior da fase W do IPM (módulo de potência inteligente) do servoconversor falhou.
Solução de falha: IPM do servoconversor Os componentes de entrada estavam com defeito. Após a substituição dos componentes, a amostra voltou ao funcionamento normal.
Falha por estresse vibratório
Sintoma de falha 1: Durante um teste de estresse de etapa de vibração no servoconversor, o nível de vibração atingiu 40 g. O servoconversor exibiu o código de falha AL 220. Depois que a vibração foi interrompida e a amostra foi reiniciada, o tubo digital do painel de exibição do servoconversor não acendeu. A tensão do barramento foi monitorada em 305 V, a tensão de alimentação do IPM foi de 0 V e a alimentação do controlador (+12VA) foi de 0 V.
Análise de falha: O pino do termistor NTC no circuito do servo acionamento estava quebrado.
Solução: Substitua o termistor NTC. Evite colisão e dobramento de componentes durante soldagem, produção e transporte.